專利名稱：編碼式分級射孔儀器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬油田勘探開發(fā)領(lǐng)域的射孔儀，尤其涉及一種編碼式分級選發(fā)射孔儀。
背景技術(shù)：
頁巖油氣層勘探開發(fā)一般采取電纜分級橋塞、射孔、壓裂的施工方法，其主要構(gòu)成包括由射孔槍、雷管、雷管控制系統(tǒng)組成的射孔單元，以及通過電纜連接的多級射孔單元、 測井地面系統(tǒng)和通訊系統(tǒng)。其中雷管控制系統(tǒng)和測井地面系統(tǒng)大都采用液控分級點火射孔方式，如果某支射孔槍進(jìn)水，會導(dǎo)致射孔槍混亂起爆，層位射錯，難以保證作業(yè)安全
發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為解決現(xiàn)在施工中某支射孔槍進(jìn)水，導(dǎo)致射錯層位的弊端，提供了一種一次下井可攜帶多支射孔槍的編碼式分級射孔儀器。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是包括由射孔槍、雷管、雷管控制系統(tǒng)組成的射孔單元， 以及通過電纜連接的多級射孔單元、測井地面系統(tǒng)和通訊系統(tǒng)，多級射孔單元按編碼順序連接電纜后，中間通過地面控制系統(tǒng)與測井地面系統(tǒng)和通訊系統(tǒng)連接；其中每支射孔單元的雷管控制系統(tǒng)是由電源電路、脈沖接收電路、MCU、電子開關(guān)、電子開關(guān)控制電路連接組成；地面控制系統(tǒng)包括D/A轉(zhuǎn)換器，與D/A轉(zhuǎn)換器相連接的MCU ;地面控制系統(tǒng)與雷管控制系統(tǒng)之間的通信方式為脈沖信號。電子開關(guān)采用雙聯(lián)分級脈沖開關(guān)，分別連接到下一級射孔單元和本級射孔單元的雷管。所述地面控制系統(tǒng)與通信系統(tǒng)之間通過USB相連接。本發(fā)明具有以下優(yōu)點
I.遵循油田現(xiàn)有測井地面系統(tǒng)及測井儀器的接口和操作規(guī)范，保證了所設(shè)計的新型儀器與現(xiàn)行裝備的兼容性，減少了儀器推廣過程中的費用。2.將MCU、高精度程控電源、高溫功率器件等先進(jìn)的技術(shù)應(yīng)用到新研制的儀器中， 保證了儀器的可靠性。3.本儀器通過地面控制系統(tǒng)和雷管控制系統(tǒng)的脈沖開關(guān)控制，在確定井下狀態(tài)正確無誤的前提下，通知程控電源送出點火信號，完成本層位的射孔，并準(zhǔn)備下一層位的作業(yè)。在這個過程中，用戶可隨時中斷，并使系統(tǒng)恢復(fù)初始狀態(tài)。徹底解決了原有液控分級點火射孔方式存在的某支射孔槍進(jìn)水，會導(dǎo)致射孔槍混亂起爆，層位射錯，難以保證作業(yè)安全的問題。


圖I為本發(fā)明系統(tǒng)組成框圖2為本發(fā)明井下射孔單元的系統(tǒng)框圖3為本發(fā)明軟件系統(tǒng)框圖。圖中CPS代表一個射孔單元；GUN代表一個射孔槍;MCU代表多點控制單元或稱單片微型計算機(jī)。
具體實施例方式結(jié)合附圖，一種編碼式分級射孔儀器總體方案包括
射孔槍及雷管、雷管控制系統(tǒng)、地面控制系統(tǒng)，以及與地面控制系統(tǒng)相連接的通信系統(tǒng)。上述通信系統(tǒng)的輸出端還設(shè)置有上位機(jī)，上位機(jī)需運(yùn)行本儀器專用軟件。上述地面控制系統(tǒng)包括D/A轉(zhuǎn)換器，與D/A轉(zhuǎn)換器相連接的MCU ;所述地面控制系統(tǒng)還包括電源電路。上述射孔槍中安裝有雷管及雷管控制系統(tǒng)。 上述雷管控制系統(tǒng)包括電源電路、脈沖接收電路、MCU、電子開關(guān)、電子開關(guān)控制電路。上述電子開關(guān)包括高溫功率器件。上述電子開關(guān)的輸出端與雷管相連接。上述地面控制系統(tǒng)的輸出端與雷管控制系統(tǒng)的輸入端通過電纜相連接。上述地面控制系統(tǒng)與雷管控制系統(tǒng)之間的通信方式為脈沖信號。上述地面控制系統(tǒng)與通信系統(tǒng)之間通過USB相連接。參見圖I :
地面控制系統(tǒng)安裝在測井地面系統(tǒng)與絞車之間。計算機(jī)發(fā)出的命令在地面經(jīng)過D/A電路變成脈沖形式并通過電纜傳到井下。不同的脈沖將使雷管控制系統(tǒng)打開不同的電子開關(guān)，以連通下一級射孔槍，或者連通本級射孔槍的雷管。脈沖發(fā)送完成后，所有井下雷管控制系統(tǒng)的電子開關(guān)全部就位，此時地面控制系統(tǒng)將發(fā)送點火信號，將選中的雷管引爆。參見圖2 :
纜芯通過電源電路為雷管控制系統(tǒng)的MCU提供工作電源。MCU通過脈沖接收電路對地面控制系統(tǒng)下發(fā)的脈沖進(jìn)行分辨；脈寬較小的脈沖將使MCU閉合A開關(guān)，也就是將纜芯連接到下一級射孔槍；脈寬較大的脈沖將使MCU閉合B開關(guān)，也就是將纜芯連接到本級射孔槍的雷管。無論纜芯連接的是20V的工作電源還是200V的點火電源，MCU都將正常工作，所有的電子開關(guān)也將永遠(yuǎn)保持在最新的狀態(tài)，直至MCU的電源被斷掉。參見圖3 :
本儀器配套的專用軟件基于VC++ 6. O設(shè)計。軟件通過控制系統(tǒng)底層通信模塊與地面控制系統(tǒng)通信，能夠完成本次射孔槍號的選擇，并能實現(xiàn)對整個射孔槍串的狀態(tài)監(jiān)測。軟件通過程控電源底層通信模塊與程控電源通信，能夠完成對程控電源的詳細(xì)控制，并能實現(xiàn)對電源供電及點火情況的完整監(jiān)測。軟件的調(diào)度模塊使軟件能夠配合地面控制系統(tǒng)準(zhǔn)確地實現(xiàn)任務(wù)觸發(fā)和用戶的中斷操作。本儀器的操作過程如下
首先要在井下儀斷電的情況下對射孔槍進(jìn)行校深，使其定位到最底部的射孔層位；打開對井下儀的供電，使所有開關(guān)處于初始打開位置，并且雷管控制系統(tǒng)的MCU等待接收控制脈沖；軟件將本次要引爆的射孔槍編號發(fā)送給地面控制系統(tǒng)，地面控制系統(tǒng)會發(fā)送相應(yīng)的脈沖序列給井下儀；脈沖序列控制井下的電子開關(guān)動作到正確的位置；地面控制系統(tǒng)在確定井下狀態(tài)正確無誤的前提下，通知程控電源送出點火信號，完成本層位的射孔， 并準(zhǔn)備下一層位的作業(yè)。在這個過程中，用戶可隨時中斷，并使系統(tǒng)恢復(fù)初始狀態(tài)。
權(quán)利要求
1.一種編碼式分級射孔儀器，包括由射孔槍、雷管、雷管控制系統(tǒng)組成的射孔單元，以及通過電纜連接的多級射孔單元、測井地面系統(tǒng)和通訊系統(tǒng)，其特征是多級射孔單元按編碼順序連接電纜后，中間通過地面控制系統(tǒng)與測井地面系統(tǒng)和通訊系統(tǒng)連接；其中每支射孔單元的雷管控制系統(tǒng)是由電源電路、脈沖接收電路、MCU、電子開關(guān)、電子開關(guān)控制電路連接組成；地面控制系統(tǒng)包括D/A轉(zhuǎn)換器，與D/A轉(zhuǎn)換器相連接的MCU ;地面控制系統(tǒng)與雷管控制系統(tǒng)之間的通信方式為脈沖信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的編碼式分級射孔儀器，其特征是電子開關(guān)采用雙聯(lián)分級脈沖開關(guān)，分別連接到下一級射孔單元和本級射孔單元的雷管。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的編碼式分級射孔儀器，其特征是所述地面控制系統(tǒng)與通信系統(tǒng)之間通過USB相連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種編碼式分級選發(fā)射孔儀。包括由射孔槍、雷管、雷管控制系統(tǒng)組成的射孔單元，以及通過電纜連接的多級射孔單元、測井地面系統(tǒng)和通訊系統(tǒng)，多級射孔單元按編碼順序連接電纜后，中間通過地面控制系統(tǒng)與測井地面系統(tǒng)和通訊系統(tǒng)連接；其中每支射孔單元的雷管控制系統(tǒng)是由電源電路、脈沖接收電路、MCU、電子開關(guān)、電子開關(guān)控制電路連接組成；地面控制系統(tǒng)包括D/A轉(zhuǎn)換器，與D/A轉(zhuǎn)換器相連接的MCU；地面控制系統(tǒng)與雷管控制系統(tǒng)之間的通信方式為脈沖信號。本儀器通過地面控制系統(tǒng)和雷管控制系統(tǒng)的脈沖開關(guān)控制，在確定井下狀態(tài)正確無誤的前提下，通知程控電源送出點火信號，完成本層位的射孔，并準(zhǔn)備下一層位的作業(yè)。
文檔編號E21B43/11GK102704898SQ20121018427
公開日2012年10月3日 申請日期2012年6月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月6日
發(fā)明者劉毅, 張志強(qiáng), 張振國, 張 林, 董經(jīng)利, 黃向東 申請人:中國石化集團(tuán)勝利石油管理局測井公司, 中國石油化工股份有限公司